高速PCB設計接地分類及電子元器件涉及
發(fā)布時間：2020-12-29
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隨著電子技術(shù)的發(fā)展，電子產(chǎn)品的產(chǎn)品功能越來越強大。PCB的設計在電子產(chǎn)品的設計中起著舉足輕重的作用，因為PCB設計的好與壞將 直接影響到產(chǎn)品功能的實現(xiàn)。
在電子產(chǎn)品設計中，設計一個PCB電路實現(xiàn)其功能并不難，難的是其不受各種影響（如溫濕度變化，氣壓變化，機械沖擊、腐蝕影響等）。為了達到持續(xù)保持正常穩(wěn)定的工作，我們就會采取各種設計手段或制造工藝措施來排除或減少這些影響。大家都知道接地設計是系統(tǒng)設計的基礎，良好的接地是一個系統(tǒng)安全、穩(wěn)定工作的前提。那么小編今天和大伙聊聊高速PCB設計中接地方式的相關(guān)知識。
PCB接地設計：
廣義的接地包含兩方面的意思，即接實地和接虛地。接實地指的是與大地連接;接虛地指的是與電位基準點連接，當這個基準點與大地電氣絕緣，則稱為浮地連接。接地的目的有兩個：一是為了保證控制系統(tǒng)穩(wěn)定可靠地運行，防止地環(huán)路引起的干擾，常稱為工作接地；二是為了避免操作人員因設備的絕緣損壞或下降遭受觸電危險和保證設備的安全，這稱為保護接地。
接地選取原則：
對于給定的設備或系統(tǒng)，在所關(guān)心的最高頻率（對應波長為）入上，當傳輸線的長度L〉入，則視為高頻電路，反之，則視為低頻電路。
?。?）低頻電路（<1MHZ），建議采用單點接地；
?。?）高頻電路（>10MHZ），建議采用多點接地；
?。?）高低頻混合電路，混合接地，適用的工作頻率范圍一般為500kHz——30MHz；
PCB接地方式：
1.單點接地：所有電路的地線接到地線平面的同一點，分為串聯(lián)單點接地和并聯(lián)單點接地。
單點接地是整個系統(tǒng)中，只有一個物理點被定義為接地參考點，其他各個需要接地的點都連接到這一點上。
單點接地適用于頻率較低的電路中（1MHZ以下）。若系統(tǒng)的工作頻率很高，以致工作波長與系統(tǒng)接地引線的長度可比擬時，單點接地方式就有問題了。當?shù)鼐€的長度接近于1/4波長時，它就象一根終端短路的傳輸線，地線的電流、電壓呈駐波分布，地線變成了輻射天線，而不能起到“地”的作用。
為了減少接地阻抗，避免輻射，地線的長度應小于1/20波長。在電源電路的處理上，一般可以考慮單點接地。對于大量采用的數(shù)字電路的PCB，由于其含有豐富的高次諧波，一般不建議采用單點接地方式。
多點接地
2.多點接地：所有電路的地線就近接地，地線很短適合高頻接地。
多點接地是指設備中各個接地點都直接接到距它最近的接地平面上，以使接地引線的長度最短。
多點接地電路結(jié)構(gòu)簡單，接地線上可能出現(xiàn)的高頻駐波現(xiàn)象顯著減少，適用于工作頻率較高的（>10MHZ）場合。但多點接地可能會導致設備內(nèi)部形成許多接地環(huán)路，從而降低設備對外界電磁場的抵御能力。在多點接地的情況下，要注
意地環(huán)路問題，尤其是不同的模塊、設備之間組網(wǎng)時。地線回路導致的電磁干擾：
理想地線應是一個零電位、零阻抗的物理實體。但實際的地線本身既有電阻分量又有電抗分量，當有電流通過該地線時，就要產(chǎn)生電壓降。地線會與其他連線（信號、電源線等）構(gòu)成回路，當時變電磁場耦合到該回路時，就在地回路
中產(chǎn)生感應電動勢，并由地回路耦合到負載，構(gòu)成潛在的EMI威脅。
3.混合接地：將單點接地和多點接地混合使用。
一般所有的模塊都會綜合使用兩種接地方式，采用混合接地的方式完成電路地線與地平面的連接。
如果不選擇使用整個平面的作為公共的地線，比如模塊本身有兩個地線的時候，就需要進行對地平面進行分割，這往往與電源平面有相互作用。注意以下的幾點原則：
?。?）將各個平面對齊處理，避免無關(guān)的電源平面和地平面之間的重疊，否則將導致所有的地平面分割失效，彼此之間產(chǎn)生干擾；
?。?）在高頻的情況下，層間通過電路板寄生電容會產(chǎn)生耦合；
?。?）在地平面之間（如數(shù)字地平面和模擬地平面）的信號線使用地橋進行連接，并且通過就近的通孔配置最近的返回路徑。
?。?）避免在隔離的地平面附近走時鐘線等高頻走線，引起不必要的輻射。
?。?）信號線與其回路構(gòu)成的環(huán)面積盡可能小，也被稱為環(huán)路最小規(guī)則；環(huán)面積越小，對外的輻射越少，接收外界的干擾也越小。在地平面分割和信號走線時，要考慮到地平面與重要信號走線的分布，防止由于地平面開槽等帶來的問題。
4.浮地：
浮地是指設備地線系統(tǒng)在電氣上與大地絕緣的一種接地方式。
由于浮地自身的一些弱點，不太適合一般的大系統(tǒng)中，其接地方式很少采用
在電子產(chǎn)品設計中，設計一個PCB電路實現(xiàn)其功能并不難，難的是其不受各種影響（如溫濕度變化，氣壓變化，機械沖擊、腐蝕影響等）。為了達到持續(xù)保持正常穩(wěn)定的工作，我們就會采取各種設計手段或制造工藝措施來排除或減少這些影響。大家都知道接地設計是系統(tǒng)設計的基礎，良好的接地是一個系統(tǒng)安全、穩(wěn)定工作的前提。那么小編今天和大伙聊聊高速PCB設計中接地方式的相關(guān)知識。
PCB接地設計：
廣義的接地包含兩方面的意思，即接實地和接虛地。接實地指的是與大地連接;接虛地指的是與電位基準點連接，當這個基準點與大地電氣絕緣，則稱為浮地連接。接地的目的有兩個：一是為了保證控制系統(tǒng)穩(wěn)定可靠地運行，防止地環(huán)路引起的干擾，常稱為工作接地；二是為了避免操作人員因設備的絕緣損壞或下降遭受觸電危險和保證設備的安全，這稱為保護接地。
接地選取原則：
對于給定的設備或系統(tǒng)，在所關(guān)心的最高頻率（對應波長為）入上，當傳輸線的長度L〉入，則視為高頻電路，反之，則視為低頻電路。
?。?）低頻電路（<1MHZ），建議采用單點接地；
?。?）高頻電路（>10MHZ），建議采用多點接地；
?。?）高低頻混合電路，混合接地，適用的工作頻率范圍一般為500kHz——30MHz；
PCB接地方式：
1.單點接地：所有電路的地線接到地線平面的同一點，分為串聯(lián)單點接地和并聯(lián)單點接地。
單點接地是整個系統(tǒng)中，只有一個物理點被定義為接地參考點，其他各個需要接地的點都連接到這一點上。
單點接地適用于頻率較低的電路中（1MHZ以下）。若系統(tǒng)的工作頻率很高，以致工作波長與系統(tǒng)接地引線的長度可比擬時，單點接地方式就有問題了。當?shù)鼐€的長度接近于1/4波長時，它就象一根終端短路的傳輸線，地線的電流、電壓呈駐波分布，地線變成了輻射天線，而不能起到“地”的作用。
為了減少接地阻抗，避免輻射，地線的長度應小于1/20波長。在電源電路的處理上，一般可以考慮單點接地。對于大量采用的數(shù)字電路的PCB，由于其含有豐富的高次諧波，一般不建議采用單點接地方式。
多點接地
2.多點接地：所有電路的地線就近接地，地線很短適合高頻接地。
多點接地是指設備中各個接地點都直接接到距它最近的接地平面上，以使接地引線的長度最短。
多點接地電路結(jié)構(gòu)簡單，接地線上可能出現(xiàn)的高頻駐波現(xiàn)象顯著減少，適用于工作頻率較高的（>10MHZ）場合。但多點接地可能會導致設備內(nèi)部形成許多接地環(huán)路，從而降低設備對外界電磁場的抵御能力。在多點接地的情況下，要注
意地環(huán)路問題，尤其是不同的模塊、設備之間組網(wǎng)時。地線回路導致的電磁干擾：
理想地線應是一個零電位、零阻抗的物理實體。但實際的地線本身既有電阻分量又有電抗分量，當有電流通過該地線時，就要產(chǎn)生電壓降。地線會與其他連線（信號、電源線等）構(gòu)成回路，當時變電磁場耦合到該回路時，就在地回路
中產(chǎn)生感應電動勢，并由地回路耦合到負載，構(gòu)成潛在的EMI威脅。
3.混合接地：將單點接地和多點接地混合使用。
一般所有的模塊都會綜合使用兩種接地方式，采用混合接地的方式完成電路地線與地平面的連接。
如果不選擇使用整個平面的作為公共的地線，比如模塊本身有兩個地線的時候，就需要進行對地平面進行分割，這往往與電源平面有相互作用。注意以下的幾點原則：
?。?）將各個平面對齊處理，避免無關(guān)的電源平面和地平面之間的重疊，否則將導致所有的地平面分割失效，彼此之間產(chǎn)生干擾；
?。?）在高頻的情況下，層間通過電路板寄生電容會產(chǎn)生耦合；
?。?）在地平面之間（如數(shù)字地平面和模擬地平面）的信號線使用地橋進行連接，并且通過就近的通孔配置最近的返回路徑。
?。?）避免在隔離的地平面附近走時鐘線等高頻走線，引起不必要的輻射。
?。?）信號線與其回路構(gòu)成的環(huán)面積盡可能小，也被稱為環(huán)路最小規(guī)則；環(huán)面積越小，對外的輻射越少，接收外界的干擾也越小。在地平面分割和信號走線時，要考慮到地平面與重要信號走線的分布，防止由于地平面開槽等帶來的問題。
4.浮地：
浮地是指設備地線系統(tǒng)在電氣上與大地絕緣的一種接地方式。
由于浮地自身的一些弱點，不太適合一般的大系統(tǒng)中，其接地方式很少采用
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